一、概 況

蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)始建于1965年。1998年根據(jù)國家頒布的新專業(yè)目錄，與鑄造、金屬壓力加工專業(yè)合并成材料成型及控制工程專業(yè)。2005年該專業(yè)被確定為蘭州理工大學(xué)的重點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)專業(yè)，2007年成為國家級(jí)特色專業(yè)。2008年，經(jīng)國家教育部批準(zhǔn)，恢復(fù)設(shè)立“焊接技術(shù)與工程”特色專業(yè)， 2011年成為甘肅省特色專業(yè)。1998年，以焊接專業(yè)為主要依托的材料加工工程學(xué)科獲得了甘肅省第一個(gè)工學(xué)博士學(xué)位授予點(diǎn)。2003年，建立了甘肅省第一個(gè)工學(xué)博士后流動(dòng)站。2005年，獲得材料科學(xué)與工程學(xué)科一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)。蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)有專任教師23人，其中正高職9人，副高職9人；碩士以上學(xué)位教師21人，其中博士學(xué)位13人。在校學(xué)生人數(shù)795人。其中，博士17人，碩士研究生59人。

蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，順應(yīng)我國焊接技術(shù)發(fā)展的需求，積極適應(yīng)社會(huì)人才市場(chǎng)變革需要，不斷優(yōu)化完善專業(yè)特色，在人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)方面取得了社會(huì)的廣泛認(rèn)可。人才培養(yǎng)質(zhì)量和社會(huì)聲譽(yù)高，畢業(yè)生一次就業(yè)率多年來一直保持在95%以上。專業(yè)成立以來已培養(yǎng)了3000多焊接專業(yè)人才工作于祖國建設(shè)的各個(gè)行業(yè)，為我國焊接事業(yè)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。該專業(yè)自創(chuàng)立以來，全體教職工發(fā)揚(yáng)“艱苦奮斗，自強(qiáng)不息，求真務(wù)實(shí)，開拓創(chuàng)新”的“紅柳精神”，扎根西部，艱苦奮斗，在專業(yè)建設(shè)上取得了令人矚目的成就。該專業(yè)涌現(xiàn)出了以中國焊接學(xué)會(huì)前任理事長(zhǎng)、中國焊接終身成就獎(jiǎng)獲得者陳劍虹教授為代表的一大批在國內(nèi)焊接界具有重要影響和突出貢獻(xiàn)的教師，在科研及教學(xué)上也取得了諸多在國內(nèi)外具有重要影響的成果，使蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)躋身于國內(nèi)一流焊接專業(yè)的行列，在焊接領(lǐng)域具有較高的知名度。

二、科研情況

蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)積極開展高水平研究工作，近年來承擔(dān)863項(xiàng)目、973預(yù)研項(xiàng)目、國家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家自然基金項(xiàng)目及各類國際合作項(xiàng)目30余項(xiàng)。另外，積極加強(qiáng)與企業(yè)合作，承攬了數(shù)百項(xiàng)企業(yè)工程項(xiàng)目，開發(fā)了多種成套焊接裝備及關(guān)鍵技術(shù)，將科技創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為企業(yè)生產(chǎn)力，多次榮獲政府嘉獎(jiǎng)。近年來獲得國家、省部級(jí)科技技術(shù)獎(jiǎng)20余項(xiàng)，“寬帶極高速堆焊技術(shù)開發(fā)應(yīng)用研究”獲機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，“細(xì)絲埋弧焊及電弧跟蹤技術(shù)研究”獲國家機(jī)械局科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，“水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉堆焊磨削質(zhì)量控制及修復(fù)專用設(shè)備研制”獲甘肅省高?？萍歼M(jìn)步一等獎(jiǎng)；近三年來發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，其中被SCI檢索40余篇，EI檢索80篇，ISTP檢索20余篇。在焊接工藝、焊接材料、焊接設(shè)備研發(fā)等領(lǐng)域獲得18項(xiàng)國家發(fā)明專利，已有多項(xiàng)發(fā)明專利成果實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，充分發(fā)揮了高校科研機(jī)構(gòu)作為技術(shù)源頭，為國家及地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的作用。積極開展國際交流與合作，與美國通用汽車公司、德國弗勞恩霍夫材料力學(xué)研究所、德國柏林工業(yè)大學(xué)擠壓研究中心、日本大阪大學(xué)、美國肯塔基大學(xué)等建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系，聘請(qǐng)了多位國內(nèi)外知名學(xué)者擔(dān)任兼職客座教授。

三、研究方向

蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)的主要研究方向涵蓋焊接物理及數(shù)值模擬、異種金屬材料的焊接、焊接結(jié)構(gòu)及其承載力的研究、智能自動(dòng)化生產(chǎn)、活性焊接、復(fù)合焊接技術(shù)、表面防護(hù)、先進(jìn)焊接方法、焊接冶金及新型焊接材料、無損檢測(cè)技術(shù)、表面改性及修復(fù)等領(lǐng)域，研究門類齊全并多個(gè)領(lǐng)域形成了特色研究方向。

四、職業(yè)培訓(xùn)及資質(zhì)認(rèn)證

蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)與哈爾濱焊接技術(shù)培訓(xùn)中心合作實(shí)現(xiàn)國際焊接工程師的培訓(xùn)與認(rèn)證，年招生和認(rèn)證學(xué)員近200人，認(rèn)證規(guī)模和一次通過率居全國前茅，取得了良好的社會(huì)效益。

在新的歷史時(shí)期，蘭州理工大學(xué)焊接研究所將一如既往地開展前沿焊接技術(shù)的研究和高層次焊接人才的培養(yǎng)，積極尋求與產(chǎn)業(yè)界的深入合作，共創(chuàng)焊接美好明天和輝煌未來。

五、代表性研究成果

1、活性焊接技術(shù)

自主研發(fā)了針對(duì)鋁合金、不銹鋼和碳鋼的A-TIG焊活性劑產(chǎn)品。不銹鋼活性劑（CN200510043013.8）和低碳鋼活性劑（CN02114494），獲國家發(fā)明專利授權(quán)?；钚院附臃椒ǚ矫?，電弧輔助活性TIG焊已獲授權(quán)國家發(fā)明專利（ZL 200810018263X），此方法在增加熔深的同時(shí)能夠消除咬邊和駝峰缺陷，可以應(yīng)用于高速焊接。

TIG焊與A-TIG焊熔深對(duì)比

耦合電弧AA-TIG焊

TIG焊

自主研發(fā)低碳鋼與不銹鋼活性劑

電弧耦合AA-TIG焊

2、超窄間隙焊接技術(shù)

自主研發(fā)了焊劑帶約束電弧超窄間隙焊接方法。利用特定成分的焊劑帶對(duì)電弧進(jìn)行約束，可保證I型坡口根部側(cè)壁的有效熔合。利用這種超窄間隙方法，使用常規(guī)的H08Mn2Si焊絲，對(duì)X80管線鋼進(jìn)行焊接，可獲得等強(qiáng)匹配的焊接接頭，避免了熱影響區(qū)的軟化現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)U71Mn鋼軌超窄間隙對(duì)接。

焊劑帶約束電弧超窄間隙焊接原理

鋼軌焊接試驗(yàn)

焊縫形貌

鋼軌對(duì)接焊接接頭剖面

3、數(shù)字化焊機(jī)及智能化焊接

“數(shù)字化焊機(jī)及智能化焊接”是蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)主要研究方向之一。在國內(nèi)已形成有較大影響的學(xué)術(shù)特色，取得多項(xiàng)較高水平的研究成果，“寬帶極高速堆焊技術(shù)開發(fā)應(yīng)用研究”獲機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，“細(xì)絲埋弧焊及電弧跟蹤技術(shù)研究”獲國家機(jī)械局科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，“水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉堆焊磨削質(zhì)量控制及修復(fù)專用設(shè)備研制”獲甘肅省高?？萍歼M(jìn)步一等獎(jiǎng)，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。

1） DSP控制數(shù)字化焊機(jī)

焊機(jī)控制系統(tǒng)以美國TI公司高性能數(shù)字處理器TMS320F240為控制核心，采用脈寬調(diào)制（PWM）方式，實(shí)時(shí)進(jìn)行PI控制來保證焊機(jī)的外特性及功率輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了良好的人機(jī)對(duì)話界面，焊接參數(shù)預(yù)置方便、簡(jiǎn)單，并采用LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示各焊接參數(shù)。針對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)及焊接過程中可能出現(xiàn)的如過熱、過流、過欠壓等故障設(shè)計(jì)了保護(hù)電路。系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，執(zhí)行速度快、效率高、移植性好，便于焊機(jī)功能升級(jí)。該項(xiàng)目達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。該焊機(jī)可滿足多種焊接工藝要求，可用于全位置焊接，并可作為焊接機(jī)器人的專用電源。

DSP控制的數(shù)字化焊機(jī)外觀

數(shù)字化控制電路

2）300kVA微弧氧化電源

研制成功了300kVA微弧氧化電源，主要用于鋁及其合金、鎂及其合金表面上生長(zhǎng)一層氧化鋁、氧化鎂膜，以提高鋁及其合金、鎂及其合金表面的硬度，改善其表面耐磨、耐蝕、耐壓絕緣及抗高溫沖擊特性。該技術(shù)填補(bǔ)國內(nèi)空白，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

3）水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪補(bǔ)焊專用焊接設(shè)備

針對(duì)水電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪修補(bǔ)研制了專用弧焊機(jī)械手和微機(jī)數(shù)字控制脈沖MIG/MAG弧焊電源，組成了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪自動(dòng)堆焊專用焊接設(shè)備。主電路采用IGBT功率轉(zhuǎn)換器件，以80C196KC單片機(jī)為核心組成控制電路，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)精確數(shù)字控制，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，能實(shí)現(xiàn)全位置焊接。送絲系統(tǒng)采用MOSFET型高頻開關(guān)器件，開關(guān)頻率15kHz，送絲穩(wěn)定，調(diào)速范圍寬。

逆變焊機(jī)外觀

專用機(jī)械手具有五個(gè)自由度，覆蓋區(qū)域?yàn)?00×800，可在轉(zhuǎn)輪流道寬度（直徑6m的水輪機(jī)）210mm內(nèi)靈活動(dòng)作，可修補(bǔ)焊面積達(dá)85%以上?？刂葡到y(tǒng)示教再現(xiàn)面積小于0.8mm，手部擺幅0～30mm，擺頻任意可調(diào)，機(jī)械手總重15kg，控制系統(tǒng)以微機(jī)為核心，集中關(guān)節(jié)動(dòng)作信息、采集、發(fā)送、協(xié)調(diào)控制為一體的控制系統(tǒng)和控制軟件，使其示教再現(xiàn)誤差在0.8mm。

4、自動(dòng)化生產(chǎn)裝備

網(wǎng)架自動(dòng)焊接專機(jī)

1）礦山巷道支護(hù)用網(wǎng)架自動(dòng)焊接生產(chǎn)線

主要用于礦山巷道支護(hù)用鋼筋網(wǎng)架、道路混凝土用鋼筋網(wǎng)架、道路護(hù)網(wǎng)等的自動(dòng)焊接。該設(shè)備由焊機(jī)、工作臺(tái)及傳送裝置、緯料自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、經(jīng)料自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、供氣及氣路、控制柜等部分組成。鋼筋網(wǎng)架結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度大于950kg，能滿足網(wǎng)格為150×150mm或300×300mm時(shí)，網(wǎng)架寬度1700mm，長(zhǎng)度4000mm礦用網(wǎng)架所需規(guī)格的焊接，焊接效率高，每小時(shí)可以焊接50～60只網(wǎng)架。

2）水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉補(bǔ)焊磨削修復(fù)專用設(shè)備

主要用于大型水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉磨損后的修復(fù)，可修復(fù)不同尺寸水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉，具有修復(fù)效率高，尺寸回復(fù)精度高等特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于劉家峽水電廠，該項(xiàng)目獲甘肅省科技三等獎(jiǎng)。

3）礦山支護(hù)用桁架自動(dòng)成型及焊接生產(chǎn)線

水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉補(bǔ)焊磨削修復(fù)專用設(shè)備

礦山支護(hù)用桁架自動(dòng)成型及焊接生產(chǎn)線

可用于礦山巷道支護(hù)用桁架的自動(dòng)成型及焊接，該設(shè)備焊接的鋼筋網(wǎng)架結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度高于1200kg。該設(shè)備可滿足2000×4000mm范圍內(nèi)附筋間距為620～800mm時(shí)礦用桁架的成型、焊接要求。

5、焊接結(jié)構(gòu)及變形研究

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究是蘭州理工大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)主要研究方向之一。并逐漸凝練形成了“輕量化合金車用承載構(gòu)件先進(jìn)連接技術(shù)及動(dòng)載大變形力學(xué)行為研究”和“鋁鎂合金正反向等溫?cái)D壓關(guān)鍵技術(shù)研究”兩個(gè)學(xué)術(shù)方向。完成國家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“鋁合金車身動(dòng)載下變形破壞規(guī)律的基礎(chǔ)研究”（2004CCA04900），國家自然科學(xué)基金“鋁合金熔焊對(duì)接接頭動(dòng)載大變形及失效機(jī)理研究”（51065016），甘肅省科技重大專項(xiàng)“大型復(fù)雜截面鋁合金型材反向擠壓生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)”（0702GKDJ009），及省部級(jí)多項(xiàng)研究工作。獲得甘肅省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，發(fā)明專利2項(xiàng)。已完成了多種合金薄板結(jié)構(gòu)的激光、CMT及復(fù)合焊接工藝研制，獲得了質(zhì)量可靠的裁焊板結(jié)構(gòu)。研究開發(fā)了“微孔剪切”和“穿刺試驗(yàn)”裝置，結(jié)合有限元模擬技術(shù)可以對(duì)焊接各微區(qū)的材料性能進(jìn)行表征，并對(duì)焊板結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和變形進(jìn)行預(yù)測(cè)。

整車耐撞性仿真研究

接頭微區(qū)梯度力學(xué)性能表征試驗(yàn)

接頭不均勻變形分布演化

6、智能焊接技術(shù)

以柔性焊接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為準(zhǔn)則、實(shí)現(xiàn)了高精度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的智能計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及算法、機(jī)器人與輔助工裝、生產(chǎn)工藝管理與現(xiàn)場(chǎng)控制的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等內(nèi)容?？梢詫?duì)制造工藝過程進(jìn)行科學(xué)論證與設(shè)計(jì)，確定質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，制定合理的工藝規(guī)程、組對(duì)順序和焊接工藝。項(xiàng)目成果在金川集團(tuán)機(jī)械制造有限公司得到應(yīng)用，顯著提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，成果獲甘肅省科技進(jìn)步叁等獎(jiǎng)。

7、復(fù)合焊接技術(shù)

提出的脈沖旁路耦合電弧MIG焊（Pulsed DE-GMAW）方法，解決了超小電流下MIG焊電弧穩(wěn)定性及熔滴過渡問題，可以用于鋁/鋼、鎂/鋼之間異種金屬焊接及熱輸入敏感材料的焊接。采用脈沖旁路耦合電弧MIG焊對(duì)純鋁板1060和鍍鋅鋼板進(jìn)行搭接焊接，焊絲總電流僅為50A，旁路電流為20A，母材電流為30A。接頭拉伸強(qiáng)度150～180MPa，能達(dá)到鋁材的85%以上。接頭質(zhì)量和性能與Fronius CMT焊接相當(dāng)，焊接效率高于CMT。擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

脈沖旁路耦合電弧MIG焊示意圖

鋁/鋼P(yáng)ulsed DE-GMAW焊接頭